JP2013544046A - ステレオイメージ拡張システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3
Description
本出願は、「ステレオイメージ拡張システム(Stereo Image Widening System)」という名称の2010年10月20日付の米国仮特許出願第61/405,115号について、米国特許法第119条(e)に規定の優先権を主張し、この米国仮特許出願の開示の全体が、ここでの言及によって援用される。
携帯型の電子デバイスは、典型的には、小さな間隔で配置された小型のスピーカを備えている。間隔が小さいことで、これらのスピーカでは、チャネルの分離が乏しくなり、音像が広がりに欠ける傾向にある。結果として、そのようなスピーカにおいては、ステレオおよび3Dの音響効果を聴くことがきわめて困難である可能性がある。現在のクロストーク打ち消しアルゴリズムは、スピーカのクロストークを軽減または打ち消すことによって、これらの問題を軽減しようとしている。しかしながら、これらのアルゴリズムは、多数の頭部伝達関数(HRTF)を利用する傾向にあるため、実行が演算に関して高価につく可能性がある。例えば、一般的なクロストーク打ち消しアルゴリズムは4つ以上のHRTFを使用するが、これは、演算に係るリソースが限られている可搬のデバイスにおいて実行するには、演算に関する負担が大きすぎる可能性がある。
図面を参照すると、図1が、クロストークの軽減の筋書き100の実施形態を示している。筋書き100においては、聴取者102が、左側スピーカ104Lおよび右側スピーカ104Rを含む2つのスピーカ104から広がる音を聴取する。スピーカ104の出力と聴取者102の耳において受信される音との間の関係を表す伝達関数106も示されている。これらの伝達関数は、同一側経路(same-side path)伝達関数(「S」)および交代側経路(alternate side path)伝達関数(「A」)を含む。交代側経路の「A」伝達関数106が、各々のスピーカと聴取者102の反対側の耳との間のクロストークをもたらす。
次に、典型的な逆HRTF 520の特徴を、さらに詳しく説明する。理解できるとおり、逆HRTF 520を、クロストーク経路フィルタ110(図1)の排除をさらに促進するように設計することができる。すなわち、いくつかの実施形態において、逆HRTF、音響ダイポール、およびITDコンポーネントの特徴の任意の組み合わせが、演算に関して過酷なクロストーク経路フィルタ110の使用の排除を促進することができる。
いくつかの実施形態において、左右のオーディオ信号を、コンピュータにとって読み取り可能な媒体(例えば、DVD、Blu−Rayディスク、ハードディスク装置、など)などに位置するデジタルファイルから読み出すことができることに、注意すべきである。別の実施形態においては、左右のオーディオ信号が、ネットワークを介して受信されるオーディオストリームであってよい。左右のオーディオ信号を、左右のオーディオ信号をデコードすることによって3つ以上の出力信号を生み出すことができるように、Circle Surroundのエンコード情報でエンコードすることができる。別の実施形態においては、左右のオーディオ信号が、最初にモノラル(「モノ」)信号から合成される。多数の他の構成が可能である。さらに、いくつかの実施形態においては、図8の逆HRTFのいずれかを、ステレオ拡張システム400、500によって図9および10に示した修正逆HRTFの代わりに使用することができる。
本明細書に記載の変種以外の多数の他の変種が、本明細書の開示から明らかであろう。例えば、実施形態に応じて、本明細書に記載の任意のアルゴリズムの特定の行為、事象、または機能を、別の順序で実行することができ、あるいは追加、合併、または完全に省略することも可能である(例えば、アルゴリズムの実行に上述のすべての行為または事象が必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態においては、複数の行為または事象を、例えばマルチスレッド処理、割り込み処理、もしくは複数のプロセッサまたはプロセッサコアあるいは他の並列アーキテクチャによって、順次にではなくて同時に実行することができる。さらに、異なるタスクまたは処理を、協働して機能する別々の装置および/またはコンピュータシステムによって実行することが可能である。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するための方法であって、前記方法は、
左オーディオ信号と右オーディオ信号とを備えるステレオオーディオ信号を受信することと;
前記左オーディオ信号を左チャネルに供給し、前記右オーディオ信号を右チャネルに供給することと;
1対のスピーカと聴取者の反対側の両耳との間のクロストークを完全に打ち消す試みにおいて、前記クロストークの影響を軽減するために、計算集約型頭部伝達関数(HRTF)を採用することなく音響ダイポールの原理を採用することと、ここで、前記採用することは、
1つ以上のプロセッサによって、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させることと、(b)前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせることとによって、第1の音響ダイポールを近似することと、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を反転させることと、(b)前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせることとによって、第2の音響ダイポールを近似することと、
を備える;
左フィルタ処理済み信号を生成するために、前記第1の音響ダイポールに単一の第1の逆HRTFを適用することと、前記第1の逆HRTFは前記左チャネルから前記右チャネルへの第1のクロストーク経路よりもむしろ前記左チャネルの第1の直接経路に適用される;
右フィルタ処理済み信号を生成するために、前記第2の音響ダイポールに単一の第2の逆HRTF関数を適用することと、前記第2の逆HRTFは前記右チャネルから前記左チャネルへの第2のクロストーク経路よりもむしろ前記右チャネルの第2の直接経路に適用される、ここで、前記第1および第2の逆HRTFは前記左および右フィルタ処理済み信号の間の両耳間強度差(IID)をもたらす;
聴取者によって左右のスピーカの間の実際の距離よりも広く知覚されるように構成されたステレオイメージをもたらすように、前記1対のスピーカにおける再生のために前記左および右フィルタ処理済み信号を供給することと、
を備える方法。
[2] 前記第1の音響ダイポールを近似することは、前記左オーディオ信号に第1の遅延を適用することをさらに備えており、前記第2の音響ダイポールを近似することは、前記右オーディオ信号に第2の遅延を適用することをさらに備えており、前記第1および第2の遅延は、両耳間時間差(ITD)をもたらすように選択される前記[1]に記載の方法。
[3] 増強済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を増強することと;
増強済み左フィルタ処理済みオーディオ信号を生成するために前記増強済み左オーディオ信号を前記左フィルタ処理済み信号と組み合わせることと;
増強済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を増強することと;
増強済み右フィルタ処理済みオーディオ信号を生成するために前記増強済み右オーディオ信号を前記右フィルタ処理済み信号と組み合わせることと、
をさらに備える前記[1]または[2]に記載の方法。
[4] 前記供給することを実行する前に、前記左および右フィルタ処理済み信号を増強すること
をさらに備える前記[1]ないし[3]のいずれか一項]に記載の方法。
[5] 前記増強することは、
第2の左フィルタ処理済み信号を生成するために前記左フィルタ処理済み信号を高域通過フィルタ処理することと、これにより、前記左フィルタ処理済み信号中の低周波ひずみを軽減する;
第2の右フィルタ処理済み信号を生成するために前記右フィルタ処理済み信号を高域通過フィルタ処理することと、これにより、前記右フィルタ処理済み信号中の低周波ひずみを軽減する、
を備える前記[4]に記載の方法。
[6] 前記増強することは、
より低い周波数をより高い周波数と比べて増強することによってより高い周波数のクリッピングを回避するために、前記左および右オーディオ信号のうちの一方または両方のダイナミックレンジの圧縮を実行すること
をさらに備える前記[4]または[5]に記載の方法。
[7] 前記ダイナミックレンジの圧縮を実行することは、
前記左および右フィルタ処理済み信号のうちの一方または両方にリミッタを適用すること
を備える前記[6]に記載の方法。
[8] 1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するためのシステムであって、前記システムは、
左オーディオ信号および右オーディオ信号を受信し、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させ、(b)前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせることによって、第1の音響ダイポールを近似し、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を反転させ、(b)前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせることによって、第2の音響ダイポールを近似する
ように構成された音響ダイポールコンポーネント;および
左フィルタ処理済み信号を生成するために前記第1の音響ダイポールに単一の第1の聴き取り応答関数を適用し、
右フィルタ処理済み信号を生成するために前記第2の音響ダイポールに単一の第2の聴き取り応答関数を適用する、
ように構成された両耳間強度差(IID)コンポーネント;
を備えており、
ここで、前記システムは、聴取者によって前記左右のスピーカの間の実際の距離よりも広く知覚されるように構成されたステレオイメージをもたらすように、左右のスピーカによる再生のために前記左および右フィルタ処理済み信号を供給するように構成され;
前記音響ダイポールコンポーネントおよび前記IIDコンポーネントは、1つ以上のプロセッサによって実現されるように構成されている、システム。
[9] 前記供給することは、
前記左および右フィルタ処理済み信号を増強して増強済み左および右信号をもたらし、前記増強済み左および右信号を前記左右のスピーカの各々へともたらすように構成された少なくとも1つの増強コンポーネントへと、前記左および右フィルタ処理済み信号をもたらすこと
を備えている前記[8]に記載のシステム。
[10] 前記第1および第2の逆HRTFは、実質的に同じスペクトル特性を有する前記[8]または[9]に記載のシステム。
[11] 前記第1および第2の逆HRTFは、利得においてのみ相違する前記[10]に記載のシステム。
[12] 前記利得の相違が、前記左右のスピーカの間の両耳間強度差をもたらす前記[11]に記載のシステム。
[13]
前記音響ダイポールコンポーネントは、前記左および右オーディオ信号のうちの一方または両方に利得を加えるようにさらに構成されている前記[8]ないし[12]のいずれか一項]に記載のシステム。
[14] 前記音響ダイポールコンポーネントおよび前記IIDコンポーネントは、前記左右のスピーカの間のクロストークを完全に打ち消すことなく、ステレオ分離をもたらすように構成されている前記[8]ないし[12]のいずれか一項]に記載のシステム。
[15] プロセッサによって実行することができる命令を記憶している非一時的物理的な電子ストレージであって、
前記命令は、1つ以上のプロセッサによって実行されたときに、1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するためのコンポーネントを実現し、
前記コンポーネントは、
左オーディオ信号および右オーディオ信号を受信し、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させ、(b)第1の模擬音響ダイポールを形成するために前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせ、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成させるために前記右オーディオ信号を反転させ、(b)第2の模擬音響ダイポールを形成するために前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせる、ように構成された音響ダイポールコンポーネントと;
左フィルタ処理済み信号を生成するために前記第1の模擬音響ダイポールに単一の第1の逆頭部伝達関数(HRTF)を適用し、
右フィルタ処理済み信号を生成するために前記第2の模擬音響ダイポールに単一の第2の逆HRTFを適用する、ように構成された両耳間強度差(IID)と、
を備える非一時的物理的な電子ストレージ。
[16] 前記第1および第2の逆HRTFは、同じ逆HRTFである前記[15]に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
[17] 前記第1および第2の逆HRTFは、同じ逆HRTFから導出される前記[15]または[16]に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
[18] 前記IIDコンポーネントは、前記第1の逆HRTFに前記第2の逆HRTFとは異なる利得を割り当てることによって両耳間強度差を生成するように構成されている前記[18]に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
[19] 1つ以上の物理的なプロセッサに組み合わせられた前記[15]ないし[18]のいずれか一項]に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
Claims (19)
- 1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するための方法であって、前記方法は、
左オーディオ信号と右オーディオ信号とを備えるステレオオーディオ信号を受信することと;
前記左オーディオ信号を左チャネルに供給し、前記右オーディオ信号を右チャネルに供給することと;
1対のスピーカと聴取者の反対側の両耳との間のクロストークを完全に打ち消す試みにおいて、前記クロストークの影響を軽減するために、計算集約型頭部伝達関数(HRTF)を採用することなく音響ダイポールの原理を採用することと、ここで、前記採用することは、
1つ以上のプロセッサによって、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させることと、(b)前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせることとによって、第1の音響ダイポールを近似することと、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を反転させることと、(b)前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせることとによって、第2の音響ダイポールを近似することと、
を備える;
左フィルタ処理済み信号を生成するために、前記第1の音響ダイポールに単一の第1の逆HRTFを適用することと、前記第1の逆HRTFは前記左チャネルから前記右チャネルへの第1のクロストーク経路よりもむしろ前記左チャネルの第1の直接経路に適用される;
右フィルタ処理済み信号を生成するために、前記第2の音響ダイポールに単一の第2の逆HRTF関数を適用することと、前記第2の逆HRTFは前記右チャネルから前記左チャネルへの第2のクロストーク経路よりもむしろ前記右チャネルの第2の直接経路に適用される、ここで、前記第1および第2の逆HRTFは前記左および右フィルタ処理済み信号の間の両耳間強度差(IID)をもたらす;
聴取者によって左右のスピーカの間の実際の距離よりも広く知覚されるように構成されたステレオイメージをもたらすように、前記1対のスピーカにおける再生のために前記左および右フィルタ処理済み信号を供給することと、
を備える方法。 - 前記第1の音響ダイポールを近似することは、前記左オーディオ信号に第1の遅延を適用することをさらに備えており、前記第2の音響ダイポールを近似することは、前記右オーディオ信号に第2の遅延を適用することをさらに備えており、前記第1および第2の遅延は、両耳間時間差(ITD)をもたらすように選択される請求項1に記載の方法。
- 増強済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を増強することと;
増強済み左フィルタ処理済みオーディオ信号を生成するために前記増強済み左オーディオ信号を前記左フィルタ処理済み信号と組み合わせることと;
増強済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を増強することと;
増強済み右フィルタ処理済みオーディオ信号を生成するために前記増強済み右オーディオ信号を前記右フィルタ処理済み信号と組み合わせることと、
をさらに備える請求項1または2に記載の方法。 - 前記供給することを実行する前に、前記左および右フィルタ処理済み信号を増強すること
をさらに備える請求項1ないし3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記増強することは、
第2の左フィルタ処理済み信号を生成するために前記左フィルタ処理済み信号を高域通過フィルタ処理することと、これにより、前記左フィルタ処理済み信号中の低周波ひずみを軽減する;
第2の右フィルタ処理済み信号を生成するために前記右フィルタ処理済み信号を高域通過フィルタ処理することと、これにより、前記右フィルタ処理済み信号中の低周波ひずみを軽減する、
を備える請求項4に記載の方法。 - 前記増強することは、
より低い周波数をより高い周波数と比べて増強することによってより高い周波数のクリッピングを回避するために、前記左および右オーディオ信号のうちの一方または両方のダイナミックレンジの圧縮を実行すること
をさらに備える請求項4または5に記載の方法。 - 前記ダイナミックレンジの圧縮を実行することは、
前記左および右フィルタ処理済み信号のうちの一方または両方にリミッタを適用すること
を備える請求項6に記載の方法。 - 1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するためのシステムであって、前記システムは、
左オーディオ信号および右オーディオ信号を受信し、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させ、(b)前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせることによって、第1の音響ダイポールを近似し、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成するために前記右オーディオ信号を反転させ、(b)前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせることによって、第2の音響ダイポールを近似する
ように構成された音響ダイポールコンポーネント;および
左フィルタ処理済み信号を生成するために前記第1の音響ダイポールに単一の第1の聴き取り応答関数を適用し、
右フィルタ処理済み信号を生成するために前記第2の音響ダイポールに単一の第2の聴き取り応答関数を適用する、
ように構成された両耳間強度差(IID)コンポーネント;
を備えており、
ここで、前記システムは、聴取者によって前記左右のスピーカの間の実際の距離よりも広く知覚されるように構成されたステレオイメージをもたらすように、左右のスピーカによる再生のために前記左および右フィルタ処理済み信号を供給するように構成され;
前記音響ダイポールコンポーネントおよび前記IIDコンポーネントは、1つ以上のプロセッサによって実現されるように構成されている、システム。 - 前記供給することは、
前記左および右フィルタ処理済み信号を増強して増強済み左および右信号をもたらし、前記増強済み左および右信号を前記左右のスピーカの各々へともたらすように構成された少なくとも1つの増強コンポーネントへと、前記左および右フィルタ処理済み信号をもたらすこと
を備えている請求項8に記載のシステム。 - 前記第1および第2の逆HRTFは、実質的に同じスペクトル特性を有する請求項8または9に記載のシステム。
- 前記第1および第2の逆HRTFは、利得においてのみ相違する請求項10に記載のシステム。
- 前記利得の相違が、前記左右のスピーカの間の両耳間強度差をもたらす請求項11に記載のシステム。
- 前記音響ダイポールコンポーネントは、前記左および右オーディオ信号のうちの一方または両方に利得を加えるようにさらに構成されている請求項8ないし12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記音響ダイポールコンポーネントおよび前記IIDコンポーネントは、前記左右のスピーカの間のクロストークを完全に打ち消すことなく、ステレオ分離をもたらすように構成されている請求項8ないし12のいずれか一項に記載のシステム。
- プロセッサによって実行することができる命令を記憶している非一時的物理的な電子ストレージであって、
前記命令は、1つ以上のプロセッサによって実行されたときに、1対のスピーカによって再生されるステレオオーディオ信号を仮想的に拡張するためのコンポーネントを実現し、
前記コンポーネントは、
左オーディオ信号および右オーディオ信号を受信し、
少なくとも(a)反転済み左オーディオ信号を生成するために前記左オーディオ信号を反転させ、(b)第1の模擬音響ダイポールを形成するために前記反転済み左オーディオ信号を前記右オーディオ信号と組み合わせ、
少なくとも(a)反転済み右オーディオ信号を生成させるために前記右オーディオ信号を反転させ、(b)第2の模擬音響ダイポールを形成するために前記反転済み右オーディオ信号を前記左オーディオ信号と組み合わせる、ように構成された音響ダイポールコンポーネントと;
左フィルタ処理済み信号を生成するために前記第1の模擬音響ダイポールに単一の第1の逆頭部伝達関数(HRTF)を適用し、
右フィルタ処理済み信号を生成するために前記第2の模擬音響ダイポールに単一の第2の逆HRTFを適用する、ように構成された両耳間強度差(IID)と、
を備える非一時的物理的な電子ストレージ。 - 前記第1および第2の逆HRTFは、同じ逆HRTFである請求項15に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
- 前記第1および第2の逆HRTFは、同じ逆HRTFから導出される請求項15または16に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
- 前記IIDコンポーネントは、前記第1の逆HRTFに前記第2の逆HRTFとは異なる利得を割り当てることによって両耳間強度差を生成するように構成されている請求項18に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
- 1つ以上の物理的なプロセッサに組み合わせられた請求項15ないし18のいずれか一項に記載の非一時的物理的な電子ストレージ。
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